KR101646717B1 - 터치 스크린 기판 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터치 스크린 기판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 기판과 전극층 사이에 흑화층을 형성함으로써, 빛의 반사를 최소화할 수 있는 터치스크린 기판 및 그 제조방법에 관한 흑화층; 및 상기 흑화층의 상부에 형성되는 전극층을 포함하고, 상기 흑화층은 AlON, CuON FeON, NiON, SnON 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종인 것을 특징으로 한다.

Description

터치 스크린 기판 및 그 제조방법 {TOUCH SCREEN SUBSTRATE AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 터치 스크린 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근, 멀티미디어(Multi Media)를 키워드로 한 고도정보화시대에 발 맞추어 여러 요소 기술이 속속 등장하고 있다. 특히, 표시장치로서 평판 표시장치(Flat Panel Display; FPD)를 사용하고 있으며, 평판 표시장치 위에 터치 스크린 기판(Touch Screen Panel; TSP)을 조합하여 조작 및 입력장치로서 사용하고 있다.

터치 스크린 기판의 원리는 용도에 따라 광학식, 초음파식, 정전용량식 및 저항막 방식이 있는데, 역 및 도서관 등의 공공시설에서 난폭하게 사용해도 파손되지 않는 방식, 자동차의 네비게이션 시스템에서 진동과 외부 광에 강한 방식 및 휴대 단말기에 얇고 가벼운 정전용량방식 방식이 사용되고 있다.

박막형을 요구하는 액정표시장치에도 정전용량방식의 터치 스크린 기판이 가장 많이 사용되고 있으며, 일반적인 터치 스크린 기판은 기판, 씨드층, 흑화층 및 전도층으로 형성되어 있다.

이러한 흑화층은 Cu, Zn, Ni, Co, Ti, Mn, Fe, Cr, Nb, Ru, Cd, Ge 또는 Sn 으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속을 포함하는, 금속산화물, 금속황화물 또는 유기금속화합물로부터 선택되는 것으로 이루어지고 있으나, 반사방지 효과가 미미한 문제점이 있다.

이에 따라 대한민국공개특허공보 10-2009-0061225 (2009.06.16. 공개)에는 (i) 비전도성 기재에 레지스트층을 형성하는 단계, (ⅱ) 레이저를 이용하여 레지스트층에 미세패턴 홈을 형성하는 단계, (ⅲ) 상기 미세패턴 홈에 전도성 물질 및 흑화물질을 함유하는 혼합층을 형성하는 단계, 및 (ⅳ) 비전도성 기재 위에 잔류하는 레지스트층을 제거하는 단계를 포함하는 흑화 전도성 패턴의 제조방법이 개시되어 있다.

이와 같이 종래기술은 흑화층을 제공하고 있기는 하지만, 흑화층의 재질을 보다 한정하여 빛의 반사를 최소화 하는 기술은 제공하지 못하고 있다.

대한민국공개특허 제10-2009-0061225호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기판과 전극층 사이에 흑화층을 추가 형성함으로써, 빛의 반사를 최소화할 수 있는 터치스크린 기판 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 기판은 기판; 상기 기판의 일면에 형성되는 흑화층; 및 상기 흑화층의 일면에 형성되는 전극층을 포함하고, 상기 흑화층은 AlON, CuON, FeON, NiON, SnON 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종인 것을 특징으로 한다.

상기 흑화층은 반사율이 1 내지 20%일 수 있으며, 상기 흑화층은 반사율이 1 내지 10%인 것이 바람직하다.

상기 흑화층은 두께가 0.01 내지 0.5㎛일 수 있으며, 상기 흑화층은 두께가 0.01 내지 0.1㎛인 것이 바람직하다.

상기 전극층은 상기 흑화층의 상부 또는 하부에 위치할 수 있다.

상기 전극층은 Al, Fe, Co, Ni, Cu, Pd, Ag, Sn, Pt, Au 및 이들의 조합에서 선택된 1종의 재질을 포함할 수 있다.

상기 전극층은 두께가 0.1 내지 1㎛일 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 스크린 기판 제조방법은 기판 상에 패터닝된 흑화층을 형성하는 단계; 및 상기 패터닝된 흑화층상에 전극층을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 흑화층은 AlON, CuON, FeON, NiON, SnON 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종인 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 스크린 패널은 상기와 같은 터치 스크린 기판을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 터치 스크린 기판 및 그 제조방법은 기판과 전극층 사이에 흑화층을 형성하여 터치 스크린 기판의 빛의 반사를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 터치 스크린 기판을 나타낸 것이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

먼저 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 기판에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 터치 스크린 기판을 나타낸 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 터치 스크린 기판(100)은 기판(110), 흑화층(120) 및 전극층(130)을 포함한다.

기판(110)은 터치 스크린 기판 분야에서 통상적으로 사용되는 것이면 어느 것이든 사용 가능하다. 대표적으로, 폴리스티렌(PS), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리이미드(PI), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 액정 폴리머(LCP), 불소화 에틸렌 프로필렌(FEP), 퍼플루오르알콕시(PFA), 에틸렌-테트라플르오로에틸렌 공중합체(ETFE), 폴리비닐리텐 플루오라이드(PVDF), 에틸렌-클로로트리플루오로에틸렌 공중합체(ECTFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종이 가능하다. 이중 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 와 폴리이미드(PI)는 절연성, 내열성 및 내굴곡성이 우수하며, 유연하고, 치수변형이 적고 열에 강한 물성을 갖기 때문에 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 폴리이미드(PI)를 사용하는 것이 바람직하다. 이때 기판(110)의 두께는 용도에 따라 상이하며 특별히 한정되는 것은 아니지만 10 내지 150㎛가 바람직하고, 25 내지 50㎛가 더욱 바람직하다. 이때 기판(110)의 두께가 10㎛미만인 경우에는 도체회로를 지지하거나 취급이 어려우며, 반대로 기판(110)의 두께가 150㎛를 초과하는 경우 유연성이 떨어진다.

흑화층(120)은 흑색의 금속산화물 및 금속질화물 그리고 금속산화질화 복합의 물질을 의미하며, 기판(110)의 일면에 위치할 수 있다.

이때, 흑화는 통상적으로 회로의 시인성을 낮추고 화면의 시인성은 높일 목적으로 산, 알칼리 등을 사용하여 금속층의 표면을 조화(광확산) 또는 흑색화(광흡수)하여 빛의 난반사가 없으며 빛의 흡수도를 높기기 위한 방법으로 사용되고 있다. 예를 들면 PDP에서 발생하는 전자파 차폐용 금속 메쉬에 흑화층을 형성하게 되면 전자파 차폐용 금속으로부터의 빛의 반사가 억제되어, 디스플레이의 표시 화상을 높은 콘트라스트로 시인할 수가 있게 된다.

이러한 흑화층(120)은 반사 방지 효과가 우수한 AlON, CuON, FeON, NiON, SnON 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종으로 구성될 수 있다. 뿐만 아니라, 흑화층(120)은 전극층(130)의 반사성을 억제할 수 있는 흑색계통의 물질을 적용할 수 있다.

상기와 같은 재료로 형성된 흑화층(120)의 반사율은 1 내지 20%인 것이 바람직하고, 1 내지 10%인 것이 보다 바람직하다. 흑화층(120)의 반사율이 20%를 초과할 경우에는 금속 특유의 광택 및 높은 반사율로 인한 스파클링(sparkling) 현상이 나타나는 문제점이 있다.

또한, 흑화층(120)은 두께가 0.01 내지 0.5㎛일 수 있으며, 바람직하기로는 0.01 내지 0.1㎛일 수 있다. 흑화층(120)의 두께가 0.01㎛ 미만일 경우에는 반사 방지 효과와 접착 효과가 미미할 수 있다. 반대로 흑화층(120)의 두께가 0.5㎛을 초과할 경우에는 터치 스크린 기판을 박막화가 어려운 문제점이 있다.

전극층(130)은 전기 전도를 위한 층으로, 흑화층(120)의 일면에 위치할 수 있다. 이때, 전극층(130)은 흑화층(120)의 상부 또는 하부에 위치할 수 있다

이때, 전극층(130)은 알루미늄(Al), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 루테늄(Ru), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 주석(Sn), 백금(Pt), 금(Au) 및 이들의 조합에서 선택된 1종이 가능하다. 바람직하기로는 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag) 및 이들의 조합에서 선택된 1종을 사용할 수 있다.

이때 전극층(130)은 금속박의 형태로 접착층 상에 형성되거나 건식 도금 등의 방법에 의해 직접 형성될 수 있다.

이때, 전극층(130)은 두께가 0.01 내지 1㎛일 수 있다. 전극층(130)의 두께가 0.01㎛ 미만일 경우에는 제조 공정시 어려움이 있고, 전극층(130)의 두께가 1㎛을 초과할 경우에는 터치 스크린 기판의 두께가 두꺼워지며, 전극층(130)의 패턴이 붕괴하는 문제점이 발생할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 터치 스크린 기판은 기판의 일면에 AlON, CuON FeON, NiON, SnON 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종으로 구성된 흑화층을 형성함으로써, 반사율을 줄일 수 있는 특징이 있다.

다음은 터치 스크린 기판의 제조방법에 대하여 설명한다.

본 발명에 따른 터치 스크린 기판의 제조방법은 기판 상에 패터닝된 흑화층을 형성하는 단계; 및 상기 패터닝된 흑화층상에 전극층을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 흑화층은 AlON, CuON FeON, NiON, SnON 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종일 수 있다.

기판 상에 패터닝된 흑화층을 형성하는 단계는 탈지, 세정 등의 전처리 공정을 거친 기판 상에 패터닝 된 흑화층을 형성할 수 있다. 먼저, 기판 전면에 걸쳐 흑화층을 형성한 후, 포토리소그라피(Photolithography)등의 패터닝 공정을 거쳐 도 1의 패터닝된 흑화층을 형성할 수 있다.

다음으로, 패터닝된 흑화층상에 전극층을 형성하는 단계는 상기 형성된 흑화층 상부에 전극층을 형성하는 것이다.

전극층은 통상의 진공증착법을 이용할 수 있으며, 진공증착법에는 화학적 방법을 이용한 CVD(chemical vapor deposition)과 물리적 방법을 이용한 PVD(physical vapor deposition)가 있다. PVD에는 스퍼터링, 이온 플레이팅, 열증착, 이빔증착, 레이저증착 등이 있다.

화학적 방법을 이용한 CVD는 기판에 증착하고자 하는 물질을 고체 상태가 아닌 기체 상태인 가스로 주입하고 반응 챔버 내의 기판 위에서 고온 분해 또는 고온 화학반응을 통해 증착시키는 방법이다. 이 방법은 접착력이 우수하고 복잡한 형태의 기판에 균일하게 증착시킬 수 있으며, 고순도 물질의 증착이 용이하다. 그리고 특정한 형태의 기판에 원하는 부위를 선택하여 국부적인 증착도 가능하다는 장점이 있다. 하지만, 원활한 반응을 위해서는 500℃ 이상의 고온이 필요하게 되므로 기판이나 금속의 물성에 문제가 생길 수 있다.

진공증착은 물질을 용해 증발시켜 피처리물에 퇴적시키는 방식으로서, 증착 물질의 증발 방식에는 저항 가열, 전자빔 가열, 이온빔 가열, 레이저 가열, 고주파 유도 가열 등이 있으며, 저항 가열 및 전자빔 가열의 방식이 주로 잘 사용되고 있다. 진공증착은 고속성막의 면에서는 가장 우수한 방법이지만 밀착력이 너무 낮다는 문제점이 있다.

스퍼터링은 금속판에 아르곤 등의 비활성 원소를 부딪쳐서 금속 분자를 튀어나오게 하여 기재의 표면에 박막을 성막하는 기술이라 할 수 있다. 스퍼터링은 진공증착 보다는 박막의 밀착성이 우수한 기술이지만 가장 성막속도가 낮은 기술로 고속성막을 형성하기에 문제가 있다.

이온 플레이팅은 진공챔버 내에 아르곤 등의 가스를 주입하여 진공 상태에서 플라즈마를 일으켜, 증착물질과 가스를 이온화하여 증착될 물체에 높은 에너지를 가지고 증착하게 하는 방법이다. 증발된 입자가 고에너지를 가지고 증착되므로 증착 도금 속도도 크고 밀착도 우수하다. 일반적으로 이온플레이팅에 의해 형성된 막은 종래의 진공증착이나 습식도금에 비하여 밀착력이 50 내지 100배 뛰어나며, 방전에 의한 활성화 효과로 균일한 화합물 막을 쉽게 얻을 수 있다.

따라서, 본 발명의 제조방법에 따라 제작된 터치 스크린 기판은 반사 방지 역할을 하는 흑화층을 기판과 전극층 사이에 형성함에 따라, 터치 스크린 기판의 빛의 반사를 최소화할 수 있다.

이러한 터치 스크린 기판은 터치 스크린 패널에 다양하게 적용이 가능하며, 터치 스크린 패널은 OLED 디스플레이 패널(OLED Display Panel), 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD) 및 음극선관(Cathode-Ray Tube, CRT), PDP와 같은 디스플레이 장치에 적용될 수 있다. 보다 상세하게 터치 스크린 패널은 휴대폰, PDA(personal digital assistance), 네비게이션 장치, 디지털 카메라, PMP(portable multimedia player), 노트북 컴퓨터 등의 휴대용 전자기기뿐만 아니라, TV, 냉장고, 전자레인지, 에어컨, 리모컨 등의 가전 기기, 개인용 컴퓨터, 자동차, 산업용 장비, 의료용 장비 등 디스플레이 화면을 갖춘 모든 형태의 전자기기에 적용 가능하다.

이하 본 발명을 하기 실시예를 통하여 좀 더 상세하게 설명하기로 하나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

유리기판(코닝사, 1373 글래스, 0.7mm의 두께) 상에 0.2㎛ 두께의 AlON를 스퍼터링 후 포토리소그래피 방법을 통해 흑화층의 미세 Mesh Pattern을 형성하였다. 상기 흑화층 상부에 0.3㎛ 두께의 Al을 스퍼터링 후 포토리소그래피 방법으로 패터닝하여 전극층을 형성하였다.

<실시예 2>

흑화층으로 CuON를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 터치 스크린 기판을 제조하였다.

<비교예 1>

흑화층으로 AlN을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 터치 스크린 기판을 제조하였다.

<비교예 2>

흑화층을 0.005㎛ 두께로 제조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 터치 스크린 기판을 제조하였다.

<비교예 3>

흑화층을 1㎛ 두께로 제조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 터치 스크린 기판을 제조하였다.

<실험예>

상기 실시예 1, 2 및 비교예 1~3에 따른 분석은 하기 표 1 및 표 2에 나타내었다.

1) 반사율 측정

상기 실시예 1, 2 및 비교예 1~3의 반사율을 측정하였다. 이때, 반사율은 가시광선 영역(500nm) 파장의 반사율을 측정하였으며, 각각의 반사율은 분광기에 의해 관찰하였다. 반사율 측정 결과는 하기 표 1에 나타내었다.

	가시광선 파장(500nm)
실시예 1	8%
실시예 2	12%
비교예 1	22%
비교예 2	30%
비교예 3	20%

표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따라 AlON 및 CuON을 사용하고, 두께가 0.2㎛인 흑화층을 형성한 실시예 1~2의 경우, 평균 반사율이 대략 10%로 반사방지효과가 매우 우수함을 알 수 있다.

그러나, 흑화층의 재질이 AlN인 비교예 1의 경우에는 반사율이 22%였으며, 흑화층의 두께가 0.005㎛인 비교예 2의 경우에는 반사율이 30%였으며, 흑화층의 두께가 1㎛인 비교예 3의 경우에는 반사율이 20%인 것을 알 수 있다. 따라서, 비교예 1 내지 3은 평균 반사율이 24%로 반사방지효과가 미미한 것을 알 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

100: 터치 스크린 기판
110: 기판
120: 흑화층
130: 전극층

Claims (10)

1. 기판;
   상기 기판의 일면에 형성되는 흑화층; 및
   상기 흑화층의 일면에 형성되는 전극층을 포함하고,
   상기 흑화층은 AlON, CuON, FeON, NiON, SnON 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종이고,
   상기 흑화층은 반사율이 1 내지 20%인 것을 특징으로 하는 터치 스크린 기판.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 흑화층은 반사율이 1 내지 10%인 것을 특징으로 하는 터치 스크린 기판.
4. 제1항에 있어서,
   상기 흑화층은 두께가 0.01 내지 0.5㎛인 것을 특징으로 하는 터치 스크린 기판.
5. 제1항에 있어서,
   상기 흑화층은 두께가 0.01 내지 0.1㎛인 것을 특징으로 하는 터치 스크린 기판.
6. 제1항에 있어서,
   상기 전극층은 상기 흑화층의 상부 또는 하부에 위치하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 기판.
7. 제1항에 있어서,
   상기 전극층은 Al, Fe, Co, Ni, Cu, Pd, Ag, Sn, Pt, Au 및 이들의 조합에서 선택된 1종의 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 기판.
8. 제1항에 있어서,
   상기 전극층은 두께가 0.1 내지 1㎛인 것을 특징으로 하는 터치 스크린 기판.
9. 기판 상에 패터닝된 흑화층을 형성하는 단계; 및
   상기 패터닝된 흑화층상에 전극층을 형성하는 단계;를 포함하고,
   상기 흑화층은 AlON, CuON, FeON, NiON, SnON 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종이고,
   상기 흑화층은 반사율이 1 내지 20%인 것을 특징으로 하는 제1항의 터치 스크린 기판의 제조방법.
10. 제1항의 터치 스크린 기판을 구비한 터치 스크린 패널.

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